Wpływ pola magnetycznego podczas polerowania magnetościernego na wybrane cechy warstwy wierzchniej przedmiotu

• Autorzy: Wantuch E. , Rajchel B. , Burakowski T. , Rońda J.

Warianty tytułu

EN

Influence of a magnetic field during magnetoabrasive polishing upon the selected features of the object's surface layer

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Współczesną technikę cechuje wysoka niezawodność i trwałość połączona najczęściej z wydłużonym okresem bezobsługowej pracy urządzeń. Dla uzyskania wymaganej niezawodności eksploatacyjnej współczesnych maszyn i urządzeń w wielu przypadkach stosuje się niekonwencjonalne technologie obróbki umożliwiające kształtowanie specjalnych właściwości eksploatacyjnych elementów. Jednym z przykładów może być zapewnienie bezawaryjnej pracy ślizgowych łożysk korbowodu, wykonanego ze stali 16MnCr5 do sprężarek agregatów chłodniczych, dla których w finalnej fazie obróbki czopa wału zastosowano technologię polerowania magnetościernego. Artykuł prezentuje wybrane wyniki badań odporności na zużycie ścierne elementów obrobionych magnetościernie wraz z analizą oddziaływania stałego pola magnetycznego z ferromagnetycznym przedmiotem podczas tego rodzaju obróbki. Przeprowadzona analiza wykazuje synergiczny wpływ pola magnetycznego i ciepła obróbki, co umożliwia uzyskanie korzystnych zmian własności warstwy wierzchniej (WW) przedmiotu z tribologicznego punktu widzenia. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że kinematyka ruchu har- towanego przedmiotu stalowego w polu magnetycznym podczas obróbki, powoduje magnetomechaniczne oddziaływanie pola na ferromagnetyczny martenzyt zawarty w hartowanej stali. Energia pola magnetycznego zmienia stan pierwotnej równowagi termodynamicznej stref warstwy wierzchniej znajdujących się w różnych zakresach temperatury. Podczas obróbki przedmiotu, strefy przypowierzchniowe warstwy wierzchniej o grubości rzędu mikrometrów pozostają pod wpływem silnego gradientu temperatury uzyskując wysoką temperaturę zmieniającą się od temperatury otoczenia do temperatury powyżej temperatury punktu Curie dla stali. W badaniach eksperymentalnych metodą spektroskopii rentgenowskiej oraz metodą RBS (Rutherford Beam Spectroscopy) zidentyfikowano i potwierdzono bezpośredni oraz pośredni wpływ pola magnetycznego na skład fazowy hartowanej stali, a w badaniach strukturalnych metodą spektroskopii mosbauerowskiej cienkich warstw ok.100 nm, udokumentowano zmniejszanie się ilości austenitu szczątkowego w warstwie wierzchniej przedmiotów po polerowaniu magnetościernym.

EN

Modern technology is characterized by high reliability and durability, most often connected with a long period of a device's maintenance with low exploitation costs. In order to achieve operating reliability of modern machines and devices, in many cases unconventional machining technologies are applied that allow for forming special usage qualities of elements. One of the examples may be providing a fault-free exploitation of slide bearing of the shaft neck made of 16MnCr5 steel, for refrigerating unit compressors, where at the final stage of machining the magnetoabrasive polishing technology was used. The paper presents selected research results of the abrasive resistance in elements subject to magnetoabrasive polishing together with the analysis of the constant magnetic field interactions with a ferromagnetic object during such machining. The conducted analysis indicates at a synergic infl uence of the magnetic field and the machining heat, which allows for obtaining favourable changes to the surface layer (SL) qualities in the object from the tribological point of view. A movement of a steel, hardened object in the magnetic field causes magnetomechanic impact of the field upon ferromagnetic martensite. The magnetic field energy disturbs the primary thermodynamic state of the surface layer zones subject to temperatures from the martensite transformation temperature range. When polishing, the near-surface zones of the surface layer gain high temperature and remain under the influence of high temperature gradient, changing in the layer of several micrometers from the ambient temperature to temperature above Curie point for steel. Experimental research with the X-ray diffraction and the RBS (Rutherford Beam Spectroscopy) method confirmed direct influence of a magnetic field upon the phase composition of hardened steel, and structural research of thin layers of c.a. 100 nm with the application of the Mössbauer spectroscopy indicate at decreasing amount of rudimentary austenite in the surface layer of a steel object after magnetoabrasive polishing.

Słowa kluczowe

PL

trwałość; polerowanie; ścierniwo; martenzyt; austenit; pole magnetyczne; spektroskopia Mössbauera; RBS

EN

durability; polishing; abrasive; martensite; austenite; magnetic field; Mösbauer spectroscopy; RBS

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2010
• Tom: nr 4
• Strony: 61--71
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz.

Twórcy

autor

Wantuch E.

autor

Rajchel B.

autor

Burakowski T.

autor

Rońda J.

• AGH, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków,

Bibliografia

• 1. Alford LT, Feldman L C, Mayer J W. Fundamentals of Nanoscale Film Analysis. Springer 2007.
• 2. Bernstejn M L, Puotowoj W M. Tiermičeskaja obrabotka stalnych izdelij w magnitnom pole. Moskwa: Mašinostrojenie, 1987.
• 3. Filds R, Graham C D. Effect of high magnetic fields on the martensite transformation. Metallurgical Transactions 1976;7(5).
• 4. Stanek P J, Gawlik J, Wantuch E, Bińczycka H. Surface modyfications of upgraded high speed steel. Hyperfine Interactions 1994; 92:1355-1360
• 5. Galej M T, Asichmin W S. Izučenie vlijania magnitnowo pola na stojkost bystrorežuščewo instrumenta. Stanki i Instrument 1981; 4.
• 6. Kim J D, Choi M S. Development of the magneto-electrolytic-abrasive polishing system (MEAPS) and finishing characteristics of a Cr – coated roller. International Journal of Machine Tools and Manufacture. Elsever 1997;37(7).
• 7. Karpuschewski B, Byelyayew O, Maliboroda V S. Magneto-abrasive machining for the mechanical preparation of high-speed steel twist drills. Manufacturing Technology - CIRP Annals 2009; 58(1).
• 8. Markow S I. Issledovanie vlijania postojannovo magnitnovo polja na kinetiku fazowych prevraščenij strukturu i mechaničeskije svojstva konstrukcjonnych stalej. CNIITMAS, 1970.
• 9. Purcell E M. Elektrycznośc i magnetyzm. Warszawa: PWN, 1971.
• 10. Rawa H. Elektryczność i magnetyzm w technice. Warszawa: PWN, 1996.
• 11. Sadowskij W D, Fokina E A. Ostatočnyj austenit w zakaliennoj stali. Moskwa: Nauka, 1986.
• 12. Sakulevic F Ju. Osnovy magnitno-abrazivnoj obrabotki. Minsk: Nauka i Technika, 1981.
• 13. Wantuch E, Skrzypek S. The possibility a Wear Resistance Increasing of the Machine Parts by Using the Magneto- Abrasive Treatment. Materiały II międzynarodowej konferencji SCHLEIFEN II: Brno 1987.
• 14. Wantuch E T, Lutze H G. Magnetabrasive Bearbeitung. Zeitschrift fuer wirtschaftlichen Fabrikbetrieb 2002; 97(5):231- 237.
• 15. Wantuch E. Magnetic Field Infl uence Upon a Ferromagnetic Object During Magnetoabrasive Polishing. Proceedings of International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21 st Century 2003. Tokyo: Japan Society of Mechanical Engineers.
• 16. Van Vlack L H. Materials Science for Engineers. The University of Michigan: Addison-Wesley Publishing Company, 1974.